A Darrieus turbinában ható erőket és sebességeket az 1.ábra mutatja. Az eredő sebesség vektor, W → {\displaystyle {\vec {W}}}
, a vektoriális összege a zavartalan felfelé levegő sebessége, U → {\displaystyle {\vec {U}}}
, a sebesség vektor az előrenyomuló penge, − ω → × R → {\displaystyle -{\vec {\omega -}} \alkalommal {\vec {R}}}
.
W → = U → + ( − ω → × R → ) {\displaystyle {\vec {W}}={\vec {U}}+\left(-{\vec {\omega -}} \alkalommal {\vec {R}}\right)}
Play media
így a közeledő folyadék sebessége minden ciklusban változik. Maximális sebesség talált θ = 0 fok legyen {\displaystyle \theta =0{}^{\circ }}
a minimális található θ = 180 fok legyen {\displaystyle \theta =180{}^{\circ }}
, ahol θ {\displaystyle \theta }
a azimuthal vagy orbitális penge helyzetben. A támadás szöge, α {\displaystyle \ alpha}
, a közeledő levegő sebessége, W és a penge akkordja közötti szög. A kapott légáramlás létrehoz egy változó, pozitív szög a támadás, hogy a penge a upstream zónában a gép, kapcsolási jel a downstream zónában a gép.
a szögsebesség geometriai megfontolásaiból következik, amint az a mellékelt ábrán látható:
V t = r ω + U cos ( θ ) {\displaystyle V_{t}=r\omega +U\cos(\theta )}
és:
v n = u sin ( θ ) {\displaystyle v_{n}=u\Sin(\Theta )}
:
W = V t 2 + V n 2 {\displaystyle W={\sqrt {V_{t}^{2}+V_{n}^{2}}}}
Így ötvözi a fenti a meghatározások a tipp sebesség arány λ = ( ω R ) / U {\displaystyle \lambda =(\omega-R)/U}
hozamok a következő kifejezés az eredő sebesség:
W = U 1 + 2 λ mert θ + λ 2 {\displaystyle W=U{\sqrt {1+2\lambda \cos \theta +\lambda ^{2}}}}
állásszög megoldva, mint:
α = tan − 1 ( V n V t ) {\displaystyle \alfa =\tan ^{-1}\left({\frac {V_{n}}{V_{t}}}\right)}
Ami, ha helyettesítése a fenti hozamok:
α = tan − 1 ( sin θ θ cos θ θ + λ ) {\displaystyle \alpha =\tan ^{-1}\bal({\FRAC {\sin \Theta }{\cos \Theta +\lambda }}\jobb)}
a kapott aerodinamikai erő vagy lift (l) – drag (d) komponensekké vagy normál (n) – tangenciális (t) komponensekké oldódik. Az erőket úgy tekintik, hogy a negyed-akkord ponton hatnak, a dobási pillanat pedig az aerodinamikai erők megoldására irányul. A “lift” és a “drag” repüléstani kifejezések a közeledő nettó relatív légáramlásra (lift) és annak mentén (drag) lévő erőkre utalnak. A tangenciális erő a penge sebessége mentén hat, a penge körül húzódik, a normál erő sugárirányban hat, a tengelycsapágyakkal szemben. A felvonó és a húzóerő akkor hasznos, ha a penge körüli aerodinamikai erőkkel, például dinamikus Állvánnyal, határréteggel stb.foglalkozik.; míg a globális teljesítmény, a fáradtság stb., sokkal kényelmesebb a normál-tangenciális keret. Az emelést és a húzási együtthatókat általában a relatív légáramlás dinamikus nyomása normalizálja, míg a normál és tangenciális együtthatókat általában a zavartalan upstream folyadék sebességének dinamikus nyomása normalizálja.
C, L = F L 1 / 2 ρ W 2 ; C, D = D 1 / 2 ρ W 2 ; C T = T 1 / 2 ρ U 2 R ; C N = N 1 / 2 ρ U 2 {\displaystyle C_{L}={\frac {F_{L}}{{1}/{2}\;\rho AW^{2}}}{\text{ }};{\text{ }}C_{D}={\frac {D}{{1}/{2}\;\rho AW^{2}}}{\text{ }};{\text{ }}C_{T}={\frac {T}{{1}/{2}\;\rho AU^{2}R}}{\text{ }};{\text{ }}C_{N}={\frac {N}{{1}/{2}\;\rho AU^{2}}}}
A = Penge Terület (nem tévesztendő össze a Súrolt Terület, amely egyenlő a magassága a penge/rotor alkalommal a rotor átmérő),R = Sugár turbina
A mennyiségű energiát, O, hogy lehet által elnyelt egy szélturbina:
p = 1 2 C p ρ a ν 3 {\displaystyle P = {\frac {1}{2}}C_{p} \ rho \ nu ^{3}}
